研究性教學(xué)模式有機(jī)化學(xué)論文

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一、構(gòu)建適應(yīng)于研究性教學(xué)的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系

1.整合基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)

強(qiáng)化基本實(shí)驗(yàn)技能基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)的目的是培訓(xùn)學(xué)生的基本操作技能和動(dòng)手能力，使其操作規(guī)范化，養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)室工作習(xí)慣。基本單元操作主要包括有機(jī)化合物的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、折光率等物理性質(zhì)的測(cè)定和蒸餾、重結(jié)晶、升華、萃取等有機(jī)化合物的分離與純化技術(shù)。教學(xué)過(guò)程中，將有機(jī)化合物的典型物理性質(zhì)測(cè)試與基本單元操作有機(jī)結(jié)合，例如：乙酰苯胺的重結(jié)晶產(chǎn)品可進(jìn)行熔點(diǎn)測(cè)定訓(xùn)練，工業(yè)酒精蒸餾產(chǎn)物可進(jìn)行沸點(diǎn)和折光率測(cè)定訓(xùn)練。基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)的整合，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的起點(diǎn)，激發(fā)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，為綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)和研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)打下良好的基礎(chǔ)。

2.優(yōu)化綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)

提高綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰C合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的目的是系統(tǒng)地訓(xùn)練學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)技能，使學(xué)生具備一定的基本操作技能綜合運(yùn)用能力。綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的構(gòu)建主要采用兩種方式。其一，通過(guò)串聯(lián)有機(jī)合成、分離、提純等單元操作，并把有機(jī)化合物典型性質(zhì)的鑒定安排在相關(guān)合成反應(yīng)中，增加設(shè)計(jì)性元素，豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。例如：“2-乙基-2-己烯醛的制備實(shí)驗(yàn)”中，安排了乙醇、乙醛、苯甲醛、丙酮、2-乙基-2-己烯醛的鑒別實(shí)驗(yàn)。要求學(xué)生依據(jù)醛、酮的化學(xué)性質(zhì)，設(shè)計(jì)合理可行的鑒別方案。學(xué)生實(shí)驗(yàn)前自覺(jué)查閱相關(guān)資料，設(shè)計(jì)化合物鑒別方案。實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)施自己的設(shè)計(jì)方案，邊做邊完善；遇到問(wèn)題時(shí)，學(xué)生之間會(huì)主動(dòng)討論或請(qǐng)教老師；通過(guò)比較，找出反應(yīng)現(xiàn)象明顯、方法簡(jiǎn)便的最佳實(shí)驗(yàn)方案。其二：形成序列化的多步驟合成實(shí)驗(yàn)，將“合成反應(yīng)→分離提純→性能測(cè)試→結(jié)構(gòu)表征”作為一個(gè)有機(jī)整體，且把前一實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品作為后續(xù)實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)原料，并增加相關(guān)性能測(cè)試來(lái)檢驗(yàn)產(chǎn)品質(zhì)量。因?yàn)榍袄m(xù)步驟的產(chǎn)物會(huì)直接影響到后續(xù)步驟的反應(yīng)成敗，所以學(xué)生在思想上更加高度重視。實(shí)驗(yàn)前必須認(rèn)真查閱文獻(xiàn)，理解實(shí)驗(yàn)原理，弄清主要試劑的性質(zhì)，確定合成路線、提純、分析檢測(cè)的方法；實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生會(huì)更加謹(jǐn)慎認(rèn)真地操作，嚴(yán)格控制每步反應(yīng)的條件與反應(yīng)過(guò)程，以確保每步產(chǎn)品都能符合要求、后續(xù)實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行、最終得到產(chǎn)品。出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，學(xué)生也能及時(shí)分析，主動(dòng)請(qǐng)教教師，認(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。序列化的綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)所涉及的基本操作全面，增強(qiáng)了學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能、增強(qiáng)了學(xué)生的有機(jī)合成基本功和責(zé)任心、提高了學(xué)生的獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新精神。

3.加強(qiáng)研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)

培養(yǎng)創(chuàng)新思維和科學(xué)素養(yǎng)研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生自主研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性能力。按照“專業(yè)性、方向性、新穎性、適用性”的原則，依托學(xué)科發(fā)展優(yōu)勢(shì)，大多數(shù)研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目來(lái)自于教師科研成果的提煉和轉(zhuǎn)化，或者本學(xué)科的研究熱點(diǎn)凝練而成的。這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目不僅要內(nèi)容新穎，能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的研究興趣，具有本科生進(jìn)一步可研究探索、發(fā)揮一定創(chuàng)造性的空間，使學(xué)生真正有機(jī)會(huì)去思考。而且難度適中，不能挫傷學(xué)生探究的積極性。課程組教師經(jīng)過(guò)近四年的教學(xué)實(shí)踐，逐漸遴選出一批較成熟的研究創(chuàng)新型有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，主要是復(fù)雜有機(jī)化合物的合成、表征、分離與鑒定等多重組合，有的還涉及到有機(jī)化學(xué)與材料、醫(yī)藥、生物、電子、信息環(huán)境、等多個(gè)學(xué)科的交叉領(lǐng)域，具有較好的新穎性和前沿性。篩選后的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一般可重復(fù)三年，但實(shí)驗(yàn)方法或具體研究路線不能重復(fù)，采用的實(shí)驗(yàn)方法與技術(shù)要逐年有所提高。

二、探索研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，提高綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力

在教學(xué)過(guò)程中，課程組教師堅(jiān)持“以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)”的現(xiàn)代教學(xué)理念，將學(xué)生科研意識(shí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)融入正常的實(shí)驗(yàn)教學(xué)秩序中，促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行自主研究性學(xué)習(xí)，全面實(shí)施了研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)采用啟發(fā)互動(dòng)式教學(xué)方法。實(shí)驗(yàn)前，教師預(yù)先布置實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并向?qū)W生介紹相關(guān)實(shí)驗(yàn)當(dāng)前發(fā)展現(xiàn)狀，并提出相關(guān)問(wèn)題。要求學(xué)生充分預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)教材，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容做到心中有數(shù)，并書寫實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告，教師在實(shí)驗(yàn)前檢查并記錄預(yù)習(xí)情況，作為實(shí)驗(yàn)成績(jī)的一部分。課堂上，教師抽查學(xué)生講解實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并結(jié)合學(xué)生已掌握的化學(xué)知識(shí)提出問(wèn)題，或者設(shè)法引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和方法等提出問(wèn)題，以學(xué)生之間互相回答為主，教師在關(guān)鍵時(shí)刻進(jìn)行糾錯(cuò)、補(bǔ)充和講評(píng)。學(xué)生通過(guò)講解實(shí)驗(yàn)和回答問(wèn)題，加深了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，促使理論知識(shí)和實(shí)踐有機(jī)結(jié)合。綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)主要采用“自助式”課前預(yù)習(xí)和“研討式”課堂教學(xué)方法。在開(kāi)學(xué)初通過(guò)教學(xué)日歷將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容廣而告之，要求學(xué)生初步查詢資料后，根據(jù)自己的興趣選做實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，通過(guò)閱讀教材、查閱文獻(xiàn)及其他書籍，結(jié)合自己對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解提出實(shí)驗(yàn)方案。教師在課堂上的職責(zé)是有針對(duì)性地提出問(wèn)題、引導(dǎo)學(xué)生思考、解惑答疑、鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)方案提出質(zhì)疑和進(jìn)行改進(jìn)、對(duì)實(shí)驗(yàn)涉及到的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技術(shù)為學(xué)生提供足夠的支持。課堂討論結(jié)束后，教師要引導(dǎo)學(xué)生共同設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)路徑，學(xué)生根據(jù)自己對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解完善實(shí)驗(yàn)步驟，并在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)。學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)和討論，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，初步掌握了有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想與科學(xué)思維方法，使學(xué)生較全面地掌握了實(shí)驗(yàn)理論知識(shí)、提高了綜合實(shí)驗(yàn)技能。研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目更加注重研究性，其教學(xué)實(shí)施流程。采用“啟發(fā)、質(zhì)疑、探究式”教學(xué)方法，以教師為主導(dǎo)，教師給予全方位的研究性指導(dǎo)，對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的新現(xiàn)象、新問(wèn)題及時(shí)交流解答，教師發(fā)揮引導(dǎo)和組織的作用，為學(xué)生營(yíng)造一種濃厚的研究氣氛。以學(xué)生自主學(xué)習(xí)與實(shí)踐為主，學(xué)生經(jīng)歷了自主選題、文獻(xiàn)查閱、方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)實(shí)施、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果分析、小論文撰寫、匯報(bào)討論等多個(gè)實(shí)踐訓(xùn)練環(huán)節(jié)，使學(xué)生體驗(yàn)到從方案設(shè)計(jì)到實(shí)驗(yàn)完成的轉(zhuǎn)化過(guò)程、學(xué)會(huì)完善實(shí)驗(yàn)結(jié)果的技能，真正感受到科學(xué)研究工作的氛圍。通過(guò)參與研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，提高了學(xué)生靈活運(yùn)用前期理論和實(shí)驗(yàn)知識(shí)的能力、增強(qiáng)了學(xué)生獨(dú)立分析與解決問(wèn)題的能力、強(qiáng)化了學(xué)生科學(xué)規(guī)范的表達(dá)與交流能力，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、創(chuàng)新意識(shí)以及實(shí)踐創(chuàng)新能力。

三、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究性教學(xué)模式的實(shí)踐效果

2010年起，課程組教師不斷推進(jìn)以學(xué)生為主體的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究性教學(xué)模式，取得了良好的教學(xué)效果。提高了學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力，我院本科生在第九屆（2014年）全國(guó)大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽中獲得二等獎(jiǎng)1人、三等獎(jiǎng)2人；在第二屆（2012年）和第三屆（2014年）江蘇省大學(xué)生化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽中獲得一等獎(jiǎng)4人、二等獎(jiǎng)5人、三等獎(jiǎng)2人。促進(jìn)了學(xué)生養(yǎng)成良好的科研思維習(xí)慣，約1/2的學(xué)生能夠獨(dú)立開(kāi)展SRTP科研活動(dòng)，四年來(lái)，課程組教師指導(dǎo)國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃8項(xiàng)、江蘇省高等學(xué)校大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃7項(xiàng)、校級(jí)和院級(jí)“SRTP”科研訓(xùn)練項(xiàng)目分別為72項(xiàng)和85項(xiàng)，約390多人次參與了科研訓(xùn)練。大部分學(xué)生實(shí)驗(yàn)論文寫作水平有了很大提高，本科生參與發(fā)表SCI收錄論文20余篇、申請(qǐng)專利7項(xiàng)。平均每年考研率約42%，近50名本科生被保送到清華大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、浙江大學(xué)、大連理工大學(xué)、湖南大學(xué)、東南大學(xué)等著名高校攻讀碩士學(xué)位，普遍反映我校本科生的動(dòng)手實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力強(qiáng)。

四、結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐證明：有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究性教學(xué)模式的實(shí)施有效地調(diào)動(dòng)了學(xué)生自主研究性學(xué)習(xí)的積極性，有利于學(xué)生較全面地掌握實(shí)驗(yàn)理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，有利于提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。所取得的教學(xué)效果初步展示了研究性教學(xué)模式的魅力，在已取得的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，課程組教師將不斷改革、探索研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)新項(xiàng)目，進(jìn)一步推進(jìn)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究性教學(xué)，為學(xué)生提供更為廣闊的創(chuàng)新空間，努力開(kāi)辟一條全面實(shí)施素質(zhì)教育、重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力和科學(xué)素養(yǎng)的新途徑。

作者：玲香楊洪蔣偉房雷周建成單位：東南大學(xué)